Полярные мезосферные облака - Википедия - Polar mesospheric clouds

Полярные мезосферные облака
Северный полюс AIMData c.jpg
Полярные мезосферные облака над северным полюсом
ВысотаОт 75 000 до 85 000 м
(От 250 000 до 280 000 футов)
Полярные мезосферные облака, освещенные восходом солнце.
Эти изображения показывают измерения полярных мезосферных облаков в течение одного дня.

Полярные мезосферные облака (PMC) представляют собой диффузно-рассеивающий слой кристаллов водяного льда вблизи летнего полярного мезопауза.

Описание

Наблюдаемое с земли, это явление известно как серебристые облака. Со спутников ЧМК чаще всего наблюдаются выше 70–75 ° по широте и имеют сезон продолжительностью от 60 до 80 дней, сосредоточенный вокруг пика, который происходит примерно через 20 дней после летнее солнцестояние. Это верно для обоих полушарий. Большая изменчивость в рассеянии наблюдается ото дня ко дню и от года к году, но усреднение по большим временным и пространственным масштабам выявляет базовую симметрию и закономерность. Было обнаружено, что долгосрочное поведение частоты полярных мезосферных облаков обратно пропорционально солнечной активности.

ЧВК имеют четыре основных типа в зависимости от физической структуры и внешнего вида. Покровы типа I очень тонкие и не имеют четко выраженной структуры, чем-то напоминают перисто-слоистые или плохо выраженные перистые облака.[1]. Полосы типа II представляют собой длинные полосы, которые часто образуются группами, расположенными примерно параллельно друг другу. Обычно они расположены шире, чем полосы или элементы, видимые в перисто-кучевых облаках.[2] Волны типа III - это расположенные близко друг к другу, примерно параллельные короткие полосы, которые больше всего напоминают перистые облака.[3] Вихри IV типа представляют собой частичные, реже полные кольца облаков с темными центрами.[4]

Когда мезосферные облака наблюдаются над атмосферой, геометрические ограничения наблюдения с земли значительно снижаются. Их можно наблюдать «с ребра» на фоне сравнительно темного неба даже при дневном свете. Поле зрения фотометра должно быть хорошо закрыто, чтобы избежать помех от очень яркой Земли примерно на градус ниже слоя облаков. Наблюдать за облаками на ярком фоне освещенной Земли гораздо труднее, хотя это было достигнуто в ультрафиолете в спектральной области от 200 до 300 нм из-за очень малого альбедо Земли в этой части Земли. спектр.

Американские и советские астронавты наблюдали это явление из космоса еще в 1970 году. Большинство наблюдений ведется с ночной стороны орбиты, и наблюдатель смотрит в сторону сумеречного сектора. В это время глаз наблюдателя адаптирован к темноте, и полярные мезосферные облака будут появляться с максимальным контрастом на сравнительно темном фоне. Советские астронавты сообщали о наблюдениях за мезосферными облаками, даже когда Солнце находится над горизонтом.

Спутниковые наблюдения позволяют наблюдать самые холодные части полярной мезосферы вплоть до географического полюса. В начале 1970-х годов фотометры видимого свечения атмосферы впервые сканировали атмосферный горизонт по всей летней полярной области мезоспаузы.[5] Этот эксперимент, выполненный на спутнике OGO-6, был первым, кто проследил слои серебристых облаков через полярную шапку. Очень яркий рассеивающий слой был виден при полном дневном свете и был идентифицирован как расширение серебристых облаков к полюсу. В начале 1980-х слой снова наблюдался со спутника Solar Mesospifer Explorer (SME). На борту этого спутника находился ультрафиолетовый спектрометр, который картировал распределение облаков за период с 1981 по 1986 год. В эксперименте измерялся высотный профиль рассеяния облаков на двух спектральных каналах (в основном) 265 нм и 296 нм.[6] Это явление теперь известно как полярные мезосферные облака.

Общие сезонные характеристики полярных мезосферных облаков хорошо установлены на основе пятилетних непрерывных данных SME. За этот период были зарегистрированы данные для четырех «сезонов» облаков на севере и пяти «сезонов» на юге. В обоих полушариях сезон начинается примерно за месяц до летнего солнцестояния и заканчивается примерно через два месяца после этого. Поскольку нет никаких отклонений из-за таких факторов, как изменение количества часов видимости, погодных условий и т. Д., Это «истинное» поведение. Считается, что это результат того факта, что летняя область мезопаузы становится самой холодной в этот период, что приводит к образованию водяного льда, в отличие от большинства других областей атмосферы, наиболее теплых летом. Температуры на широтах к экватору от границы обнаружения никогда не становятся достаточно низкими для образования водяного льда.

Полярные мезосферные облака обычно увеличиваются в яркости и частоте появления с увеличением широты, примерно от 60 градусов до самых высоких наблюдаемых широт (85 градусов). Пока не обнаружено явной зависимости от долготы или свидетельств зависимости от авроральной активности.[7] Это указывает на то, что контроль над полярными мезосферными облаками определяется географическими, а не геомагнитными факторами. Яркость полярных мезосферных облаков и серебристых облаков, по-видимому, одинакова на широтах, где наблюдаются и те, и другие, но полярные мезосферные облака около полюса намного ярче серебристых облаков, даже с учетом нижнего фона неба, видимого из космоса. Наблюдения за полярными мезосферными облаками показали, что хорошо известное явление смещения к северу с широтой даты появления пика серебристых облаков отчасти связано с увеличением количества часов видимости серебристых облаков с широтой, а отчасти с фактическим отступлением на север облаков. Граница ближе к концу сезона.

8 июля 2018 г. НАСА запустил гигантский воздушный шар из Esrange, Швеция который путешествовал через стратосфера через Арктический на запад Нунавут, Канада через пять дней. Гигантский воздушный шар был загружен камерами, которые захватили шесть миллионов изображений с высоким разрешением, занимающих 120 терабайт хранилища данных, с целью изучения PMC, на которые влияют атмосферные воздействия. гравитационные волны, возникший в результате выталкивания воздуха горными хребтами вплоть до мезосферы. Эти изображения помогут изучить турбулентность в атмосфере и, следовательно, лучше прогноз погоды.[8][9]

НАСА использует ЦЕЛЬ спутник для изучения этих серебристых облаков, которые всегда возникают в летний сезон около полюсов. Тем не мение, томографический анализ спутников AIM показывает, что существует пространственная отрицательная корреляция между альбедо и высота, вызванная волной.[10]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Всемирная метеорологическая организация, изд. (2017). "Завеса типа I, Международный атлас облаков". Получено 18 июля 2019.
  2. ^ Всемирная метеорологическая организация, изд. (2017). "Полосы типа II, Международный атлас облаков". Получено 18 июля 2019.
  3. ^ Всемирная метеорологическая организация, изд. (2017). «Валы III типа, Международный атлас облаков». Получено 18 июля 2019.
  4. ^ Всемирная метеорологическая организация, изд. (2017). "Водовороты типа IV, Международный атлас облаков". Получено 18 июля 2019.
  5. ^ Донахью, Т. М .; Guenther, B .; Бламон, Дж. Э. (1 сентября 1972 г.). «Свободный доступ к серебристым облакам в дневное время: циркумполярные слои частиц около летней мезопаузы». Журнал атмосферных наук. 29 (6): 1205–1209. Bibcode:1972JAtS ... 29.1205D. Дои:10.1175 / 1520-0469 (1972) 029 <1205: NCIDCP> 2.0.CO; 2.
  6. ^ Томас, Гэри Э (сентябрь 1984 г.). "Solar Mesosphere Explorer измерения полярных мезосферных облаков (серебристых облаков)". Журнал атмосферной и земной физики. 46 (9): 819–824. Bibcode:1984JATP ... 46..819T. Дои:10.1016 / 0021-9169 (84) 90062-Х.
  7. ^ Thomas, G.E .; Оливеро, Дж. Дж. (20 октября 1989 г.). «Климатология полярных мезосферных облаков: 2. Дальнейший анализ данных исследователя солнечной мезосферы». Журнал геофизических исследований: атмосферы. 94 (D12): 14673–14681. Bibcode:1989JGR .... 9414673T. Дои:10.1029 / JD094iD12p14673.
  8. ^ «Миссия НАСА по воздушному шару захватывает электрические голубые облака». НАСА. 20 сентября 2018.
  9. ^ «Воздушный шар НАСА фиксирует электрические голубые облака во время миссии по прогнозированию погоды». TECH2. 22 сентября 2018.
  10. ^ Hart, V.P .; Тейлор, М. Дж .; Дойл, Т. Э .; Zhao, Y .; Pautet, P.-D .; Carruth, B.L .; Rusch, D. W .; Рассел III, Дж. М. (11 января 2018 г.). «Исследование гравитационных волн в полярных мезосферных облаках с использованием томографических реконструкций спутниковых изображений AIM». Журнал геофизических исследований: космическая физика. 123 (1): 955–973. Bibcode:2018JGRA..123..955H. Дои:10.1002 / 2017JA024481.